材料运输装置和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开大体涉及用于运输材料的装置和系统，且更具体地涉及用在水力压 裂、流化床催化裂解、精炼厂、电厂以及其他应用中的能够连续且高压操作的材料运输装置 和系统。
【背景技术】
[0002] 已经使用了多种设备来运输或者计量颗粒材料，诸如支撑剂、煤、其他矿物材料、 干燥食品、以固体、颗粒形式处理的其他干货。此类运输设备包括传送带、旋转阀、闭锁式料 斗、螺旋给料机等。示例性测量或计量装置包括皮带秤、容积式料斗等。为了提供颗粒材料 的运输和计量这两者，典型地需要将两种类型的装置作为一个系统使用或组合。但是，一些 设备设有运输和计量材料两方面的能力，例如固体给料机。
[0003] 固体给料机提供诸如颗粒物、燃料或其他物质的固体的正向计量。固体给料机迫 使固体进入固体锁定状态，且固体被键入固体给料机的称为轮毂的旋转部分，由此以计量 的数量从入口将固体推向出口。在出口处，固体给料机会迫使固体进入压紧固体状态，以将 高压与低压隔开。但是，已经发现在气体速度超过产生流体化的固体的终端速度的情况下， 固体常常不能防止高压气体的回流。反过来，此回流又导致固体的流化床在到达给料机的 邻接时塌陷，由此使得固体压紧状态劣化且最终瓦解。因此，需要降低正在被计量的固体的 渗透性，同时还增加固体的剪切应力和凝聚力。
[0004] 与固体给料机的性能相关的附加的挑战是至少部分地取决于流经入口到固体栗 的旋转部分的固体的摄入效率。不幸的是，已有的固体给料机常常以批处理模式在大气压 下或在高压下运行。此批处理模式会导致固体的静止凹穴、空隙或者其他不均一性，这显著 地降低固体给料机的性能。因此，对于提供能够连续处理固体的材料运输装置和系统存在 需求。
[0005] 用于运输和/或计量颗粒物的许多这些工业和商业应用都需要水。例如，在水力压 裂中，将水、支撑剂(例如沙或氧化铝）以及化学添加剂的浆状物喷射到井口中以在深岩石 地层中产生并维持裂缝，天然气、石油以及卤水穿过裂缝将更自由地流动。典型地，浆状物 的90%是水而9.5%是支撑剂，且化学添加剂占约0.5%。不幸的是，在压裂过程中大量的水(例 如对于每1加仑油为5加仑水)变得被污染并且因此不能重新使用。因此，对于使用水之外的 液体的替代压裂流体存在需求，该流体能够在支撑剂内提供足够的粘结性，以便不中断上 游工艺，例如，通过固体给料机的工艺，同时还最小化成本以及潜在的环境污染。
[0006] 因此提供改善前述限制中的一项或更多项的改进的材料运输装置和系统将是所 期望的。
【发明内容】
[0007] -方面，提供了材料运输装置。在一个实施例中，材料运输装置典型地包括壳体、 装料口、第一入口通道、两个或更多个旋转盘、出口邻接通道以及出口邻接部件。壳体的装 料口与连续的材料流连通，其中第一入口通道将材料流引入装置的流路。壳体的第一入口 通道与包括液体和粘度调节剂的混合物流连通，其中第一入口通道将混合物的至少一部分 供应到装置的流路中。两个或更多个旋转盘同轴地定位在壳体内并且构造成至少部分地将 流动给予材料流，以至少部分地将材料压紧成跨越流路的宽度的固体块。出口邻接部件常 布置成邻近于出口通道并且构造成将固体块引出流路并引入与高压输送气体流连通的排 放室。混合物在流路内与材料流结合时进一步压紧固体块的材料以抑制高压输送气体流从 排放室穿过固体块并进入装置的通路。
[0008] 另一方面，提供了材料运输系统。在一个实施例中，材料运输系统典型地包括与来 自材料的连续的材料流连接的材料运输结构和如上描述的材料运输装置，以及与材料运输 装置流体连通的喷射系统。喷射系统通常包括保持罐、与保持罐流体连通的栗以及添加剂 栗。保持罐包括流体并且构造成产生包括流体的第一出口流。栗构造成接纳第一出口流并 且产生包括液体的第二出口流。添加剂栗构造成给第二出口流供应粘度调节剂以产生包括 混合物的第三出口流，其中第三出口流被供应给壳体的第一入口通道。
[0009] 在又另一方面，提供了用于运输材料的方法。在一个实施例中，方法包括将连续的 材料流引入如上所述的材料运输装置，并且使用该材料运输装置将材料流从第一位置转移 至第二位置。在另一个实施例中，方法包括将从材料源提供的连续的材料流引入如上所述 的材料运输系统，并且使用该材料运输系统将材料流从第一位置转移至第二位置。
[0010] 本发明的第一技术方案提供了一种材料运输装置，装置包括:壳体;与连续的材料 流连通的壳体的装料口，其中第一入口通道将材料流引入装置的流路;与包括液体和粘度 调节剂的混合物流连通的壳体的第一入口通道，其中第一入口通道将混合物的至少一部分 供应到装置的流路中；同轴地定位在壳体内的两个或更多个旋转盘，两个或更多个旋转盘 构造成至少部分地将流动给予材料流，以至少部分地将材料压紧成跨越流路的宽度的固体 块;与装置的流路连通的出口通道；以及出口邻接部件，其布置成邻近于出口通道并且构造 成将固体块引出流路并引入与高压输送气体流连通的排放室，其中混合物在流路内与材料 流结合时进一步压紧固体块的材料，以抑制高压输送气体流从排放室穿过固体块并进入装 置的通路。
[0011] 本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，液体包括二氧化碳或氮气。
[0012] 本发明的第三技术方案是在第一技术方案中，包括壳体的至少一个附加的入口通 道，其与混合物流体连通并且将混合物流的至少另一部分供应到第一入口通道下游的装置 的流路中。
[0013] 本发明的第四技术方案是在第一技术方案中，材料流还包括一定量的黏土。
[0014] 本发明的第五技术方案是在第一技术方案中，包括至少一个附加的流路。
[0015] 本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，排放室与排放罐连通。
[0016] 本发明的第七技术方案提供了一种用于运输材料的方法，方法包括:将连续的材 料流引入根据技术方案一所描述的材料运输装置；以及使用材料运输装置将材料流从第一 位置转移至第二位置。
[0017] 本发明的第八技术方案提供了一种材料运输系统，系统包括:a)材料运输结构，其 与来自材料源的连续的材料流以及材料运输装置连接，材料运输装置包括:壳体;与连续的 材料流连通的壳体的装料口，其中装料口将材料流引入装置的流路;与包括液体和粘度调 节剂的混合物流连通的壳体的第一入口通道，其中第一入口通道将混合物的至少一部分供 应到装置的流路中；同轴地定位在壳体内的两个或更多个旋转盘，两个或更多个盘构造成 至少部分地将流动给予材料流，以至少部分地将材料压紧成跨越流路的宽度的固体块;与 装置的流路连通的出口通道；以及出口邻接部件，其布置成邻近于出口通道并且构造成将 固体块引出流路并引入具有高压输送气体流的排放室，其中混合物在流路内与材料流结合 时进一步压紧固体块的材料，以抑制高压输送气体流从排放室穿过固体块并进入装置的通 路；以及b)与材料运输装置流体连通的喷射系统，喷射系统包括:包括流体的保持罐，保持 罐构造成产生包括流体的第一出口流;与保持罐流体连通的栗，栗构造成接纳第一出口流 并且产生包括液体的第二出口流；以及添加剂栗，其构造成给第二出口流供应粘度调节剂 以产生包括混合物的第三出口流，其中第三出口流被供应给壳体的第一入口通道。
[0018] 本发明的第九技术方案是在第八技术方案中，材料运输装置的液体包括二氧化碳 或氮气。
[0019] 本发明的第十技术方案是在第八技术方案中，材料运输装置包括壳体的至少一个 附加的入口通道，其与混合物流体连通并且将混合物流的至少另一部分供应到第一入口通 道下游的装置的流路中。
[0020] 本发明的第十一技术方案是在第八技术方案中，材料流还包括在材料流被引入材 料运输装置之前添加到材料流中的一定量的黏土。
[0021] 本发明的第十二技术方案是在第八技术方案中，包括至少一个附加的流路。
[0022] 本发明的第十三技术方案是在第八技术方案中，材料流还包括添加到材料流中的 一定量的黏土。
[0023] 本发明的第十四技术方案是在第八技术方案中，排放室与排放罐连通。
[0024] 本发明的第十五技术方案是在第八技术方案中，材料运输结构包括输送装置。
[0025] 本发明的第十六技术方案是在第十五技术方案中，输送装置包括设置在材料运输 装置上游的料斗。
[0026] 本发明的第十七技术方案是在第十五技术方案中，输送装置包括设置在材料运输 装置上游的至少两个料斗。
[0027] 本发明的第十八技术方案是在第八技术方案中，材料运输结构包括用于感测颗粒 空隙和密度中的至少一项的至少一个传感器。<